Coerência e Laser

Coerência é uma propriedade dos sistemas físicos que reflete o grau de ordem do sistema.

 

Coerência é a medida da correlação entre as fases medidas de uma onda. Para ficar mais claro, imagine 2 barquinhos de brinquedo em um lago calmo. Se jogarmos uma pedra no lago, as ondas propagadas farão os barquinhos oscilarem. Diríamos que os barquinhos estão em fase, se eles oscilarem ao mesmo tempo. Porem, mesmo que os barquinhos não estejam exatamente em fase, o movimento das duas oscilações vai possuir uma diferença constante. Dizemos então que a fonte é perfeitamente coerente.

 

Agora imagine que ocorra uma tempestade. Cada pingo de chuva produz ondas totalmente diferentes, produzidas em momentos e locais diferentes. Logo  os barquinhos oscilarão aleatoriamente de modos distintos. Dizemos que  a fonte é muito incoerente.

 

Para compreender e medir melhor a coerência de uma fonte de ondas, dividimos a coerência em 2 tipos:

 

Coerência temporal (ou longitudinal)  – implica uma onda polarizada em uma única freqüência, cuja fase está correlacionada a uma distancia relativamente grande ( o comprimento de coerência) ao longo do feixe.

Como freqüência e cor estão relacionadas, esta ,medida informa quão monocromática é a fonte. Uma fonte coerente gera ondas aproximadamente da mesma freqüência e portanto da mesma cor.

A coerência temporal pode ser medida com o auxilio de um interferômetro, um equipamento que divide a luz originada de uma determinada fonte e depois faz com que os feixes separados se encontrem novamente interferindo um com o outro. Analisando a interferencia produzida é possível avaliar a coerência temporal.

 

Coerência Espacial – medida da correlação da fase da onda luminosa em diferentes pontos na direção transversal à direção de propagação. Esta medida informa a uniformidade da frente de onda. É tipicamente expressa através da saída de um feixe estreito, que possui difração limitada, muitas vezes chamado “feixe de lápis”.

A medição da coerência espacial pode ser feita a partir do experimento de fendas duplas de Young. Este experimento consiste em fazer um feixe de luz passar por duas fendas. O padrão de interferência exibido  ajuda a medir a coerência espacial.

 

https://www.google.com.br/webhp?sourceid=chrome-instant&ion=1&espv=2&ie=UTF-8#q=dr%20quantum%20fenda%20dupla

 

 

LASER – Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

é um dispositivo que produz radiação eletromagnética com características muito especiais: ela é monocromática (possui um comprimento de onda muito bem definido), coerente (todas as ondas dos fótons que compõe o feixe estão em fase) e colimada (propaga-se como um feixe de ondas praticamente paralelas).

 

Em 1960, Theodore Harold Maiman produziu o primeiro laser que utilizava rubi como meio ativo. O rubi a laser produz luz pulsada na ordem de milissegundos com comprimento de onda de 694,3 nm, que enxergamos vermelha.

 

A invenção do laser abriu caminho para experimentos de alta resolução em ótica linear graças a coerência. A sua direcionalidade e potencia concentrada permitem experimentos além do limite linear.

 

Com o laser foi possível desenvolver a holografia – imagem em 3 dimensões tal como vemos o mundo físico em que vivemos. Dennis Gabor  ganhou o Premio Nobel de 1971 por ter desenvolvido o primeiro holograma.

 

Laser pulsado focalizado numa nuvem de gás, produz um campo elétrico tão intenso que arranca o elétron do átomo, puxa e joga ele de volta. Com isto é possível produzir harmônicos se estendendo ate o raio-X. Isto é pegar a freqüência fundamental e multiplicar por 35 -40 vezes e alcançar o raio-X com sinal coerente.

 

Estes dois efeitos permitem a manipulação da luz fóton a fóton – ótica quântica.

 

A manipulação da luz nos leva à telecomunicações e armazenamento de dados – tecnologia da informação com ótica.

 

Manipular a luz mais e mais nos leva a fotônica.

 

Fotonica é a ciência da geração, emissão, transmissão, modulação, processamento, amplificação e detecção da luz.

A Fotonica tem uma enorme gama de aplicações em ciencia e tecnologia, como telecomunicações, manufatura a laser, detecção biologica e química, diagnósticos e terapias medicas, tecnologia para displays e computação óptica ( atualmente estão desenvolvendo de maneira ativa os lasers de cascata quântica – computação quântica).


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